淺談混凝土外加劑

劉志超 張俊強(qiáng)

摘 要：通過(guò)對(duì)混凝土外加劑的定義及歷史回顧，闡述了幾種混凝土外加劑的作用機(jī)理及未來(lái)混凝土外加劑的發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：混凝土；外加劑；影響分析

隨著建筑行業(yè)的發(fā)展，混凝土外加劑已經(jīng)成為新型混凝土不可缺少的部分，混凝土外加劑的特點(diǎn)是品種多、摻量少，在改善新拌和硬化混凝土性能中起著重要的作用，又是混凝土改性的主要技術(shù)途徑，不同的外加劑可以使混凝土性能獲得不同程度的改善和提高。目前，外加劑對(duì)混凝土性能的影響研究和應(yīng)用雖有較大的成果，但仍有許多基礎(chǔ)研究、開(kāi)發(fā)和應(yīng)用技術(shù)值得進(jìn)一步探討。

1 定義及歷史回顧

1.1 定義

根據(jù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISOTC/SC3對(duì)混凝土外加劑的定義如下：混凝土外加劑是在混凝土、砂漿、凈漿拌和時(shí)或在額外增加的拌合操作中摻加量等于或少于水泥重量5%，而使混凝土的正常性能得以按要求改性的一種產(chǎn)品。

1.2 歷史回顧

混凝土外加劑作為產(chǎn)品在混凝土中應(yīng)用的歷史約有60-70年

正式的工業(yè)產(chǎn)品始見(jiàn)于1910。到20世紀(jì)30年代，美國(guó)為提高路面混凝土質(zhì)量和耐久性而使用了“文沙樹(shù)脂”。真正的產(chǎn)品是1935年美國(guó)的E.W.Sexiptrt研制的以砂漿廢液中木質(zhì)硫酸鹽為主要成分的“普濁里”減水劑。1937年美國(guó)頒布了歷史上第一個(gè)減水劑的專(zhuān)利。1954年制定了第一批混凝土外加劑檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。

1962年日本花王石堿公司的服部健一首先研究成果了萘系減水劑，即麥地高效減水劑。1964年前西德又研制成功了以磺化三聚氰胺甲醛樹(shù)脂為主要成分的另一類(lèi)高效減水劑“Meiment”

為滿(mǎn)足混凝土多種性能的要求，國(guó)外還大力發(fā)展兼有多種性能的復(fù)合多功能外加劑以及特殊性能的外加劑。

隨著混凝土中特殊性能要求而發(fā)展起來(lái)的速凝劑、緩凝劑、引氣劑、阻銹劑、防水劑、泵送劑、著色劑、脫模劑、養(yǎng)護(hù)劑、水化抑制劑等品種日益增加。目前國(guó)外總的外加劑品種在500種左右。

正是由于外加劑的特殊作用，引起了各國(guó)普遍的重視。尤其是發(fā)達(dá)國(guó)家和資源相對(duì)短缺的國(guó)家，更是把外加劑作為一種必不可少的保證技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的手段。

混凝土外加劑使用最普遍的國(guó)家有日本、澳大利亞、挪威、美國(guó)。這些國(guó)家80%以上的混凝土中應(yīng)用外加劑。而日本、澳大利亞已達(dá)100%。

2 幾種混凝土外加劑性能的影響分析

2.1 減水劑對(duì)混凝土性能的影響分析

作用機(jī)理混凝土減水劑的主要成分是表面活性劑，這些表面活性劑都屬于陰離子型表面活性劑?；炷翜p水劑并不與水泥起化學(xué)反應(yīng)，減水劑對(duì)混凝土的作用主要是通過(guò)對(duì)新拌混凝土的塑化作用，其對(duì)新拌混凝土的塑化作用的機(jī)理主要表現(xiàn)在以下3個(gè)方面：吸附分散作用、潤(rùn)濕作用、潤(rùn)滑作用。由于減水劑所起的吸附分散、潤(rùn)濕和潤(rùn)滑作用，只要使用較少量的水就可以很容易地將混凝土拌和均勻，使新拌混凝土和易性得到明顯改善，這就是減水劑對(duì)新拌混凝土的塑化、減水機(jī)理。

摻加減水劑對(duì)混凝土性能的影響分析

1）摻加減水劑對(duì)混凝土流動(dòng)性的影響?；炷恋牧鲃?dòng)性一般是由坍落度值表示的。在混凝土用水量和水泥用量不變的情況下，摻加減水劑可增大混凝土的坍落度。

2）摻加減水劑對(duì)混凝土含氣量的影響。絕大部分減水劑摻入混凝土中，會(huì)使混凝土的含氣量有所增加。

3）摻加減水劑對(duì)混凝土泌水率的影響?；炷林袚饺霚p水劑，尤其是引氣型減水劑，在相同和易性條件下，可顯著降低混凝土的泌水率，原因是混凝土的水灰比降低，以及混凝土的分散性得到提高。

4）摻加減水劑對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響。摻加減水劑會(huì)延長(zhǎng)混凝土的凝結(jié)時(shí)間，當(dāng)減水劑超量摻加時(shí)，將導(dǎo)致混凝土嚴(yán)重緩凝，甚至發(fā)生長(zhǎng)時(shí)間不凝結(jié)現(xiàn)象，并且對(duì)混凝土強(qiáng)度產(chǎn)生較大的副作用。

5）對(duì)強(qiáng)度的影響。由于減水劑的摻入，可使混凝土在保持相同流動(dòng)性的情況下，大幅減小水灰比，因而，混凝土內(nèi)部水泥石的孔隙率減小，孔結(jié)構(gòu)得到改善，強(qiáng)度提高。

6）對(duì)彈性模量的影響。在保持相同水泥用量和相同坍落度情況下，摻加減水劑由于可以提高混凝土的強(qiáng)度，因而會(huì)增大彈性模量。

7）對(duì)碳化和抗鋼筋銹蝕性的影響。摻加減水劑，能夠減小混凝土水灰比，細(xì)化孔徑，增加混凝土的抗?jié)B透性，減小碳化速度，提高混凝土的抗鋼筋銹蝕性。

2.2 引氣劑對(duì)混凝土性能的影響分析

作用機(jī)理引氣劑的作用機(jī)理在于：在混凝土攪拌過(guò)程中能使其大量包裹微小的氣泡，而這些微小的氣泡又能穩(wěn)定地存在于混凝土體內(nèi)。引氣劑的作用機(jī)理包括以下方面：界面活性作用、起泡作用、穩(wěn)泡作用。

引氣劑對(duì)混凝土性能的影響分析

1）對(duì)混凝土和易性的影響。摻加引氣劑或引氣減水劑在混凝土中引入大量微小且獨(dú)立的氣泡，這種球狀氣泡能使混凝土的和易性得到較大改善。摻加引氣劑或引氣減水劑對(duì)新拌混凝土和易性的改善主要表現(xiàn)在坍落度增加、泌水離析現(xiàn)象減少等。

2）對(duì)混凝土凝結(jié)時(shí)間的影響。由于引氣劑的摻量非常?。?.01%～0.1%），摻加引氣劑的混凝土，其凝結(jié)時(shí)間與不摻的相當(dāng)，差別不大。

3）對(duì)硬化混凝土性能的影響。從減水的結(jié)果來(lái)講，混凝土的強(qiáng)度會(huì)提高，而從引氣的角度來(lái)講，混凝土的強(qiáng)度一般是下降的。

因此，摻加引氣劑或引氣減水劑后對(duì)混凝土強(qiáng)度的影響是兩種作用的綜合結(jié)果。摻加引氣劑或引氣減水劑的混凝土，其彈性模量比不摻的普遍降低，且降低的幅度大于強(qiáng)度的變化幅度。其原因是由于水泥漿體中大量微小氣泡的存在，使?jié){體的彈性模量降低了。

3 混凝土外加劑的發(fā)展方向

3.1 研究開(kāi)發(fā)新型外加劑

過(guò)去我國(guó)混凝土工程所用混凝土強(qiáng)度等級(jí)較低，高等級(jí)混凝土的用量較少，目前混凝土向高強(qiáng)高性能混凝土方向發(fā)展，要求混凝土具有很好的耐久性，提高混凝土耐久性關(guān)鍵之一是要求提高混凝土的密實(shí)性。因此制備高強(qiáng)高性能混凝土要求減水劑的減水率高，并使混凝土具有很好的工作性。

3.2 加強(qiáng)復(fù)合外加劑開(kāi)發(fā)研究

復(fù)合外加劑是我國(guó)外加劑中重要的品種，但我國(guó)目前復(fù)合技術(shù)方面研究不夠，一些復(fù)合外加劑的摻量大，有些也未能實(shí)現(xiàn)某些外加劑的疊加效果。國(guó)外的復(fù)合外加劑產(chǎn)品很多，但其摻量普遍比我們低，在這方面還是有很多文章可做。

3.3 積極開(kāi)發(fā)礦物外加劑（或稱(chēng)摻合料）

配制高性能混凝土，摻礦物外加劑是一個(gè)重要技術(shù)措施。隨著高性能混凝土的研究和應(yīng)用，礦物外加劑將會(huì)得到廣泛的應(yīng)用。1997年上海磨細(xì)礦渣使用達(dá)6萬(wàn)噸，這方面應(yīng)研究各種礦物外加劑性能對(duì)高性能混凝土的性能影響，制訂礦物外加劑標(biāo)準(zhǔn)。目前制訂標(biāo)準(zhǔn)的工作正在進(jìn)行。

4 結(jié)語(yǔ)

總之，由于混凝土外加劑種類(lèi)繁多，工程技術(shù)要求不同，要正確合理地使用好混凝土外加劑。應(yīng)用混凝土外加劑的總體原則：一是要滿(mǎn)足技術(shù)需要，二是要有所經(jīng)濟(jì)效益，最好是兩者兼得，這樣才會(huì)達(dá)到又快又好的建設(shè)目的。

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